本發(fā)明屬于太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種多臺(tái)斯特林熱機(jī)共用碟式聚光器的太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能是清潔環(huán)保、供應(yīng)充足和分布廣泛的可再生能源。聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電是開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能資源的一種重要技術(shù)，被認(rèn)為是解決能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題的重要途徑。碟式-斯特林太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)是通過(guò)拋物碟式聚光器將太陽(yáng)光聚集到接收器內(nèi)的金屬盤(pán)管表面，并用于加熱金屬管內(nèi)的氣體工質(zhì)(通常為氫氣或氦氣)，然后被加熱的氣體工質(zhì)會(huì)驅(qū)動(dòng)斯特林熱機(jī)工作并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作輸出電能。由于碟式-斯特林太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)具有太陽(yáng)能-電能轉(zhuǎn)換效率高(最高紀(jì)錄是31.25%)，布置靈活和模塊化程度高等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種具有廣闊應(yīng)用前景的高品位太陽(yáng)能熱利用裝備。

碟式-斯特林太陽(yáng)能熱發(fā)電裝備主要包括聚光器反射鏡面，聚光器網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，支撐立柱和用于安裝斯特林熱機(jī)的支撐桁架結(jié)構(gòu)，雙軸跟蹤裝置和斯特林熱機(jī)(包含發(fā)電機(jī)等)組成。除斯特林熱機(jī)外其余部件一般統(tǒng)稱為碟式聚光系統(tǒng)。由于碟式聚光系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的跟蹤太陽(yáng)位置和有效的將太陽(yáng)光聚焦到熱接收器的預(yù)定區(qū)域，碟式系統(tǒng)的制造精度和運(yùn)行精度要求高，其制造成本也高。由于大功率的斯特林熱機(jī)研制難度大且工作可靠性低，一般的碟式電站應(yīng)用了小功率的斯特林熱機(jī)(例如10kw，25kw)。然而，一個(gè)大型的集中式碟式-斯特林發(fā)電站往往需要包含成百上千的碟式-斯特林發(fā)電裝備，如果采用小功率(例如10kw)的斯特林熱機(jī)則要布置更多的碟式-斯特林發(fā)電裝備，這樣會(huì)顯著的增加碟式電站的制造成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種多臺(tái)斯特林熱機(jī)共用碟聚光器的太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置，該太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置通過(guò)將多臺(tái)不同型號(hào)或同型號(hào)的斯特林熱機(jī)共用一套碟式聚光系統(tǒng)，減少了太陽(yáng)能光熱電站建設(shè)中碟式聚光系統(tǒng)的數(shù)量，降低了太陽(yáng)能光熱電站的建設(shè)成本。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種多臺(tái)斯特林熱機(jī)共用碟式聚光器的太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置，包括碟式聚光系統(tǒng)、多臺(tái)斯特林熱機(jī)和電能輸出器；所述的碟式聚光系統(tǒng)包括聚光器、立柱、雙軸跟蹤裝置、支撐桁架和控制系統(tǒng)，所述的雙軸跟蹤裝置安裝在立柱頂端，所述的支撐桁架下端與雙軸跟蹤裝置連接；所述的聚光器包括聚光器網(wǎng)架、安裝在聚光器網(wǎng)架上的反射鏡面，所述的聚光器中心的u型體與支撐桁架的下端固定連接，所述的控制系統(tǒng)能夠計(jì)算太陽(yáng)的實(shí)時(shí)位置并控制雙軸跟蹤裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)聚光器實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)位置；其特征在于：所述的反射鏡面由多種曲面幾何形狀反射鏡面組成，多種曲面幾何形狀反射鏡分別形成一個(gè)聚焦點(diǎn)；多臺(tái)斯特林熱機(jī)分別安裝在相對(duì)應(yīng)的曲面幾何形狀的反射鏡的聚焦點(diǎn)位置，接收聚集的太陽(yáng)光能。

上述的多臺(tái)斯特林熱機(jī)共用碟式聚光器的太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置中，反射鏡面由三種曲面幾何形狀反射鏡面組成，三種曲面幾何形狀反射鏡面分別為反射鏡面ⅰ、反射鏡面ⅱ和反射鏡面ⅲ，反射鏡面ⅰ、反射鏡面ⅱ和反射鏡面ⅲ由內(nèi)向外依次安裝在聚光器網(wǎng)架上；反射鏡面ⅰ、反射鏡面ⅱ和反射鏡面ⅲ的曲面形狀為焦軸線重合曲面；反射鏡面ⅰ、反射鏡面ⅱ和反射鏡面ⅲ的曲面的焦距依次增加或依次減小。

上述的多臺(tái)斯特林熱機(jī)共用碟式聚光器的太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置中，包括三臺(tái)斯特林熱機(jī)，分別為斯特林熱機(jī)ⅰ、斯特林熱機(jī)ⅱ和斯特林熱機(jī)ⅲ，三臺(tái)斯特林熱機(jī)安裝在支撐桁架上，且各斯特林熱機(jī)中的腔體吸熱器的軸線重合并位于聚光器的反射鏡面的焦軸上；斯特林熱機(jī)ⅰ、斯特林熱機(jī)ⅱ和斯特林熱機(jī)ⅱ的腔體接收器分別位于反射鏡面ⅰ、反射鏡面ⅱ和反射鏡面ⅲ的焦點(diǎn)位置。

上述的多臺(tái)斯特林熱機(jī)共用碟式聚光器的太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置中，所述的聚光器中反射鏡面ⅰ、反射鏡面ⅱ和反射鏡面ⅲ采用的曲面為拋物線形狀的曲面、球面形狀的曲面或橢球形狀的曲面。

上述的多臺(tái)斯特林熱機(jī)共用碟式聚光器的太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置中，還包括補(bǔ)氣裝置；所述的補(bǔ)氣裝置分別與多臺(tái)斯特林熱機(jī)通過(guò)獨(dú)立的管道連接，且補(bǔ)氣裝置與斯特林熱機(jī)連接的管道上設(shè)有流量控制裝置和壓力的補(bǔ)氣調(diào)節(jié)裝置。

上述的多臺(tái)斯特林熱機(jī)共用碟式聚光器的太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置中，所述的多臺(tái)斯特林熱機(jī)的動(dòng)力輸出軸分別連接一發(fā)電機(jī)，所述的電能輸出器與各發(fā)電機(jī)的電能輸出導(dǎo)線連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明在大規(guī)模集中式太陽(yáng)能光熱電站的建設(shè)中，可以在保證相同發(fā)電功率的同時(shí)，有效的減少了聚光系統(tǒng)的數(shù)量，能夠顯著地降低太陽(yáng)能光熱電站的制造成本。

2、本發(fā)明拓展了小功率斯特林熱機(jī)的應(yīng)用途徑，即可以通過(guò)多臺(tái)小功率斯特林熱機(jī)安裝在同一套碟式聚光系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)大功率的輸出，避免了單臺(tái)斯特林熱機(jī)配置單套聚光系統(tǒng)的高價(jià)格的不足。

3、本發(fā)明可以通過(guò)更換成相同幾何形狀的鏡面來(lái)用于大功率的單臺(tái)斯特林熱機(jī)發(fā)電，也可以安裝更多不同焦距的幾何形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)更多斯特林熱機(jī)的發(fā)電，即僅需更換反射鏡面就可以實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用方式，提高了基礎(chǔ)部件的共用性，減少了太陽(yáng)能光熱電站建設(shè)中碟式聚光系統(tǒng)的數(shù)量，從而降低太陽(yáng)能光熱電站的建設(shè)成本。

附圖說(shuō)明

圖1為常規(guī)的碟式斯特林太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

1—碟式聚光系統(tǒng)，2—聚光器網(wǎng)架，3—反射鏡面，4—雙軸跟蹤裝置，5—支撐桁架，6—斯特林熱機(jī)，7—控制系統(tǒng)，8—電能輸出器，9—立柱，10—反射鏡面ⅰ，11—反射鏡面ⅱ，12—反射鏡面ⅲ，13—斯特林熱機(jī)ⅰ，14—斯特林熱機(jī)ⅱ，15—斯特林熱機(jī)ⅲ，16—補(bǔ)氣裝置，17—聚光器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖2所示，本發(fā)明包括碟式聚光系統(tǒng)1、三臺(tái)斯特林熱機(jī)6、補(bǔ)氣裝置16和電能輸出器8。所述的碟式聚光系統(tǒng)1包括聚光器17、立柱9、安裝在立柱9頂端的雙軸跟蹤裝置4、支撐桁架5和控制系統(tǒng)7。所述的聚光器17包括聚光器網(wǎng)架2和安裝在聚光器網(wǎng)架2上的反射鏡面3。所述的聚光器17中心的u型體與支撐桁架5的下端固定連接，所述的支撐桁架5與雙軸跟蹤裝置4連接。所述的控制系統(tǒng)7能夠計(jì)算太陽(yáng)的實(shí)時(shí)位置并控制雙軸跟蹤裝置4的轉(zhuǎn)動(dòng)，用于實(shí)現(xiàn)聚光器實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)位置。

所述的反射鏡面3由三種曲面幾何形狀的反射鏡面組成，三種曲面幾何形狀的反射鏡面分別為反射鏡面ⅰ10、反射鏡面ⅱ11和反射鏡面ⅲ12，所述的反射鏡面ⅰ10、反射鏡面ⅱ11和反射鏡面ⅲ12依次由內(nèi)向外安裝在聚光器網(wǎng)架2上。反射鏡面ⅰ10、反射鏡面ⅱ11和反射鏡面ⅲ12為焦軸線重合的拋物線形狀的曲面。反射鏡面ⅰ10、反射鏡面ⅱ11和反射鏡面ⅲ12的拋物線形狀的曲面的焦距依次增加（也可以依次減?。?。所述的聚光器17中反射鏡面ⅰ10、反射鏡面ⅱ11和反射鏡面ⅲ12還可以采用球面形狀的曲面或橢球形狀的曲面。

所述的三臺(tái)斯特林熱機(jī)6分別為斯特林熱機(jī)ⅰ13、斯特林熱機(jī)ⅱ14和斯特林熱機(jī)ⅲ15，三臺(tái)斯特林熱機(jī)6安裝在支撐桁架5上，且斯特林熱機(jī)ⅰ13、斯特林熱機(jī)ⅱ14和斯特林熱機(jī)ⅲ15中的腔體吸熱器的軸線重合,并位于聚光器17的反射鏡面3的焦軸上。斯特林熱機(jī)ⅰ13、斯特林熱機(jī)ⅱ14和斯特林熱機(jī)ⅱ15的腔體接收器分別位于反射鏡面ⅰ10、反射鏡面ⅱ11和反射鏡面ⅲ12的焦點(diǎn)位置。

所述的補(bǔ)氣裝置16用于斯特林熱機(jī)中氣體工作工質(zhì)泄漏后的補(bǔ)充，以及調(diào)節(jié)工質(zhì)運(yùn)行壓力。補(bǔ)氣裝置16安裝在支撐桁架5上，通過(guò)獨(dú)立的管道分別與斯特林熱機(jī)ⅰ13、斯特林熱機(jī)ⅱ14和斯特林熱機(jī)ⅲ15連接，且管道上設(shè)有流量控制裝置和壓力的補(bǔ)氣調(diào)節(jié)裝置。所述的斯特林熱機(jī)ⅰ13、斯特林熱機(jī)ⅱ14和斯特林熱機(jī)ⅲ15的動(dòng)力輸出軸分別連接有發(fā)電機(jī)，所述的電能輸出器8與各發(fā)電機(jī)的電能輸出導(dǎo)線連接，用于實(shí)現(xiàn)電能的變頻和后續(xù)的輸出并網(wǎng)控制。

本發(fā)明在大規(guī)模集中式太陽(yáng)能光熱電站的建設(shè)中，可以在保證相同發(fā)電功率的同時(shí)有效的減少聚光系統(tǒng)的數(shù)量，可以顯著的降低太陽(yáng)能光熱電站的制造成本。再者，本發(fā)明拓展了小功率斯特林熱機(jī)的應(yīng)用途徑，即可以通過(guò)多臺(tái)小功率斯特林熱機(jī)安裝在同一套碟式聚光系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)大功率的輸出，避免了單臺(tái)大功率斯特林熱機(jī)配置單套聚光系統(tǒng)的高價(jià)格的不足。此外，本發(fā)明可以通過(guò)更換成相同幾何形狀的鏡面來(lái)用于大功率的單臺(tái)斯特林熱機(jī)發(fā)電，也可以安裝更多不同焦距的反射鏡面來(lái)實(shí)現(xiàn)更多斯特林熱機(jī)的發(fā)電，僅需更換反射鏡面就可以實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用方式，提高了基礎(chǔ)部件的共用性。